JP2606286B2 - Ultrasonic motor - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電歪振動子の収縮運動を駆動源とした超音波
モータに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to an ultrasonic motor using a contraction motion of an electrostrictive vibrator as a drive source.
（従来の技術） 従来より、電歪振動子に発生する伸び縮みを利用して
ロータを回転させる超音波モータが提案されている。こ
の種の超音波モータは特開昭58−192474号公報や特開昭
58−192475号公報等および特開昭61−191278号公報等に
よつて公知である。(Prior Art) Conventionally, an ultrasonic motor that rotates a rotor using expansion and contraction generated in an electrostrictive vibrator has been proposed. This type of ultrasonic motor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-192474 and
It is known from JP-A-58-192475 and JP-A-61-191278.
また、電歪振動子とロータの間に摩擦材や弾性体等を
介在させた超音波モータも知られている。An ultrasonic motor in which a friction material, an elastic body, or the like is interposed between an electrostrictive vibrator and a rotor is also known.
これら従来の超音波モータは、基本的に電歪振動子の
伸縮運動を摩擦力によつてロータに伝達してロータを回
転させる。ロータは回転自在に支承された回転軸に皿ば
ねを介して結合されており、この回転軸を介してロータ
の回転が出力される。These conventional ultrasonic motors basically rotate the rotor by transmitting the expansion and contraction motion of the electrostrictive vibrator to the rotor by frictional force. The rotor is coupled to a rotatably supported rotating shaft via a disc spring, and the rotation of the rotor is output via the rotating shaft.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の超音波モータでは、ロータと回
転軸が皿ばねを介して結合されていたので、回転軸に外
力が作用して回転軸の軸心がロータの軸心に対して傾い
た状態では、回転軸に作用した外力が直接ロータに作用
し、ロータと電歪振動子の間の押圧力が変化し不均一に
なつてしまう問題点があつた。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional ultrasonic motor, since the rotor and the rotary shaft are coupled via the disc spring, an external force acts on the rotary shaft, and the axis of the rotary shaft is In a state in which the rotor is tilted with respect to the axis, there is a problem that the external force acting on the rotating shaft directly acts on the rotor, and the pressing force between the rotor and the electrostrictive vibrator changes and becomes non-uniform.
ロータと電歪振動子の間の押圧力が変化し不均一にな
ると、たとえば、ロータと電歪振動子の間から異音が発
生したり、超音波モータの駆動力が減少したりする。If the pressing force between the rotor and the electrostrictive vibrator changes and becomes non-uniform, for example, abnormal noise occurs between the rotor and the electrostrictive vibrator, or the driving force of the ultrasonic motor decreases.
本発明は従来の問題点を解決するためになされたもの
で、回転軸に外力が作用して回転軸の軸心がロータの軸
心に対して傾いても、ロータと電歪振動子の間の押圧力
が変化しにくい超音波モータを提供することを技術的課
題とする。The present invention has been made to solve the conventional problems, and even if an external force acts on the rotating shaft and the axis of the rotating shaft is tilted with respect to the axis of the rotor, the distance between the rotor and the electrostrictive vibrator is reduced. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic motor whose pressing force is hard to change.
（課題を解決するための手段） 前述した技術的課題を達成するために、本発明では、
アダプタ部材が軸受け部材によつて回転自在に支承さ
れ、ロータがハウジング部材に固着されたステータとア
ダプタ部材の間に挟持される。また同時に、ロータの中
心には内周面にスプラインが形成された出力開口が開け
られており、ロータの回転は、出力開口のスプラインに
隙間を介して結合された回転軸を介して取り出される。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned technical problems, the present invention provides:
The adapter member is rotatably supported by the bearing member, and the rotor is sandwiched between the stator member fixed to the housing member and the adapter member. At the same time, an output opening in which a spline is formed on the inner peripheral surface is opened at the center of the rotor, and the rotation of the rotor is taken out via a rotating shaft connected to the spline of the output opening via a gap.
（作用） 前述した技術的手段によれば、ロータと回転軸の間に
は隙間がある。それゆえに、回転軸の軸心がロータの軸
心に対して傾いても、この傾きはロータと回転軸の間に
隙間によつて吸収される。それゆえに、ロータの軸心と
回転軸の軸心が完全に一致していない状態においてもロ
ータと電歪振動子の間の押圧力は変化しにくい。(Operation) According to the above-described technical means, there is a gap between the rotor and the rotating shaft. Therefore, even if the axis of the rotating shaft is inclined with respect to the axis of the rotor, this inclination is absorbed by the gap between the rotor and the rotating shaft. Therefore, even when the axis of the rotor and the axis of the rotating shaft do not completely coincide with each other, the pressing force between the rotor and the electrostrictive vibrator hardly changes.
（実施例） 第１図に本発明の超音波モータ100の縦断面図を示
す。略円板状のベース４の中心部には開口部4aが開けら
れている。開口部4aには、所定の隙間を介して回転軸９
が挿入されている。回転軸９は後述する駆動機構によつ
て支承されている。(Embodiment) FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of an ultrasonic motor 100 of the present invention. An opening 4a is opened at the center of the substantially disk-shaped base 4. The opening 4a is provided with a rotating shaft 9 through a predetermined gap.
Is inserted. The rotating shaft 9 is supported by a driving mechanism described later.
ベース４には、リング状のステータ３の内孔周縁が載
つている。ステータ３は螺子11によつてベース４に固定
されている。On the base 4, the inner peripheral edge of the ring-shaped stator 3 is mounted. The stator 3 is fixed to the base 4 by screws 11.
ステータ３はリング状の弾性体１とリング状の圧電素
子２で構成されている。弾性体１は大径の厚肉平板状の
リング（以下、大径リング部1aと称す）と小径の薄肉平
板状のリング（以下、小径リング部1bと称する）の間が
薄肉部1cを介して連続となつた形状であり、小径リング
部1bが螺子11で支持されている。The stator 3 includes a ring-shaped elastic body 1 and a ring-shaped piezoelectric element 2. The elastic body 1 has a thin-walled portion 1c between a large-diameter thick-walled ring (hereinafter, referred to as a large-diameter ring portion 1a) and a small-diameter, thin-walled flat-ring (hereinafter, referred to as a small-diameter ring portion 1b). The small-diameter ring portion 1 b is supported by the screw 11.
大径リング部1aの上面には全周に渡つて定ピツチの突
部1eが多数形成されている。弾性体１の下面には大径リ
ング部1aから小径リング部1bに連続して、薄金属層17が
蒸着により形成されており、この薄膜金属層17がベース
４に圧接しているので、電気的には、薄金属層17がベー
ス４に接続されていることになる。On the upper surface of the large-diameter ring portion 1a, a large number of fixed pitch protrusions 1e are formed over the entire circumference. On the lower surface of the elastic body 1, a thin metal layer 17 is formed by vapor deposition from the large-diameter ring portion 1a to the small-diameter ring portion 1b, and since the thin metal layer 17 is pressed against the base 4, electric Specifically, the thin metal layer 17 is connected to the base 4.
弾性体１の大径リング部1aの下面に形成された薄金属
層17には、接着剤によつてリング状の圧電素子２が接着
されている。この電子素子２は、超音波モータ100の進
行波発生用の公知の素子であり、圧電素子２の下面には
引出電極（図示せず）が形成されている。引出電極には
電気リード18が接続されており、引出電極と薄金属層17
の間に交流電圧を印加することにより、弾性体１に進行
波振動を生起する構造となつている。The ring-shaped piezoelectric element 2 is bonded to the thin metal layer 17 formed on the lower surface of the large-diameter ring portion 1a of the elastic body 1 with an adhesive. The electronic element 2 is a known element for generating a traveling wave of the ultrasonic motor 100, and an extraction electrode (not shown) is formed on a lower surface of the piezoelectric element 2. An electric lead 18 is connected to the extraction electrode, and the extraction electrode and the thin metal layer 17 are connected.
The structure is such that a traveling wave vibration is generated in the elastic body 1 by applying an AC voltage during the period.
ベース４には略円筒状の側部材12が接着剤により固定
されている。また、側部材12には蓋部材５が接着剤によ
つて固定されている。ベース部材４と側部材12、及び蓋
部材５は本発明のハウジング部材を構成する。A substantially cylindrical side member 12 is fixed to the base 4 with an adhesive. The lid member 5 is fixed to the side member 12 with an adhesive. The base member 4, the side members 12, and the lid member 5 constitute a housing member of the present invention.
蓋部材５には、ベアリング部材15が固定されている。
ベアリング部材15と弾性体１の間には回転体６とアダプ
タ部材10が皿ばね13の弾性体力によつて挟持されてい
る。アダプタ部材10はベアリング部材15の内周面に嵌合
されている。従つて、アダプタ部材10はベアリング部材
15に対して同軸に保持される。回転体６の上面には、薄
ゴムシート14が載置されている。薄ゴムシート14は、皿
ばね13と回転体６の間に介在している。皿ばね13は、ア
ダプタ部材10に形成されたフランジ部10aによつて拘束
されており、上方向への移動が制限されている。また、
皿ばね13はフランジ部10aによつてベアリング部材15と
同軸に保持される。A bearing member 15 is fixed to the lid member 5.
The rotating body 6 and the adapter member 10 are held between the bearing member 15 and the elastic body 1 by the elastic body force of the disc spring 13. The adapter member 10 is fitted on the inner peripheral surface of the bearing member 15. Therefore, the adapter member 10 is a bearing member.
It is held coaxial to 15. On the upper surface of the rotating body 6, a thin rubber sheet 14 is placed. The thin rubber sheet 14 is interposed between the disc spring 13 and the rotating body 6. The disc spring 13 is restrained by a flange 10a formed on the adapter member 10, and its upward movement is restricted. Also,
The disc spring 13 is held coaxially with the bearing member 15 by the flange portion 10a.
回転体９の一端9aには雄スプラインが形成されてい
る。回転軸９の一端9aはロータ８の中心に開けられた出
力開口8a内に挿入されている。出力開口8aの内周面に
は、回転軸９の一端9aに形成されたスプラインに係合す
る雌スプラインが形成されている。回転軸９の一端9aと
出力開口8aの間には微小な隙間が形成されており、一端
9a出力開口8aの間にはいわゆるガタが設けられている。A male spline is formed at one end 9a of the rotating body 9. One end 9a of the rotating shaft 9 is inserted into an output opening 8a opened at the center of the rotor 8. On the inner peripheral surface of the output opening 8a, a female spline that engages with a spline formed at one end 9a of the rotating shaft 9 is formed. A minute gap is formed between one end 9a of the rotating shaft 9 and the output opening 8a.
A so-called play is provided between the 9a output openings 8a.
ロータ８は回転体６と摩擦材７で構成されている。回
転体６の外周縁部には厚肉部6aが形成されている。厚肉
部6aの下面は弾性体１の大径リング部1aに対向してい
る。回転体６はゴムシート14を介して皿ばね13で下に押
圧されているので、厚肉部6aの下面は大径リング部1aに
形成された突部1eに摩擦材７を介して当接する。The rotor 8 includes a rotating body 6 and a friction material 7. A thick portion 6a is formed on the outer peripheral edge of the rotating body 6. The lower surface of the thick portion 6a faces the large diameter ring portion 1a of the elastic body 1. Since the rotating body 6 is pressed downward by the disc spring 13 via the rubber sheet 14, the lower surface of the thick portion 6a abuts the projection 1e formed on the large diameter ring portion 1a via the friction material 7. .
また、厚肉部6aによつて回転体６は皿ばね13やアダプ
タ部材10およびベアリング部材15に対して同軸に保持さ
れる。Further, the rotating body 6 is held coaxially with the disc spring 13, the adapter member 10 and the bearing member 15 by the thick portion 6a.
電気リード18とベース４の間に交流電圧を印加する
と、電歪振動子２が振動して進行波が発生する。この進
号波は、弾性対１の大径リング部1aを進行（周回）す
る。この時、大径リング部1aに形成された突部1eによつ
て進行波の振幅が拡大される。ロータの摩擦材７が大径
リング部1aの突部1eに当接しているので、大径リング部
1aの進行波が摩擦材７に回転モーメントを与える。これ
によりロータ８および回転軸９が回転する。When an AC voltage is applied between the electric lead 18 and the base 4, the electrostrictive vibrator 2 vibrates and a traveling wave is generated. This advance wave travels (circulates) along the large-diameter ring portion 1a of the elastic pair 1. At this time, the amplitude of the traveling wave is enlarged by the protrusion 1e formed on the large diameter ring 1a. Since the friction material 7 of the rotor is in contact with the protrusion 1e of the large-diameter ring 1a, the large-diameter ring
The traveling wave 1a gives a rotational moment to the friction material 7. As a result, the rotor 8 and the rotating shaft 9 rotate.
上記実施例では、弾性体１の下面に薄金属層17を形成
してこれをベース４（機器アース）に電気的に接続し
て、圧電素子２の機器アースを容易にしている。In the above embodiment, the thin metal layer 17 is formed on the lower surface of the elastic body 1 and is electrically connected to the base 4 (equipment earth) to facilitate the earthing of the piezoelectric element 2.
第２図と第３図は本実施例の超音波モータ100を車両
用シート駆動源として使用した一例を示す図面である。FIG. 2 and FIG. 3 are views showing an example in which the ultrasonic motor 100 of this embodiment is used as a vehicle seat drive source.
回転軸９はアツパーフレーム20によつて回転自在に支
承されている。回転軸９の一部はウオームギア9bとなつ
ている。ウオームギア9bはロワフレーム22に回転自在に
固定されたロワギア21を回転させる。ロワギア21にはね
じ棒（図示せず）が固定されており、ロワギア21とねじ
棒は一体に回転する。アツパーフレーム20とロワフレー
ム22の間にはころベアリング25が挟持されている。ころ
ベアリング25によつてアツパーフレーム20はロワフレー
ム22に対して摺動自在に支承されている。ロワギア21が
回転し、ねじ棒が回転すると、アツパーフレーム20がロ
ワフレーム22に対して長手方向に摺動する。The rotating shaft 9 is rotatably supported by an upper frame 20. A part of the rotating shaft 9 is a worm gear 9b. The worm gear 9b rotates the lower gear 21 rotatably fixed to the lower frame 22. A screw rod (not shown) is fixed to the lower gear 21, and the lower gear 21 and the screw rod rotate integrally. A roller bearing 25 is sandwiched between the upper frame 20 and the lower frame 22. The upper frame 20 is slidably supported by the roller frame 25 with respect to the lower frame 22. When the lower gear 21 rotates and the screw rod rotates, the upper frame 20 slides in the longitudinal direction with respect to the lower frame 22.
アツパーフレーム20にはシートフレーム23が溶接され
ている。シートフレーム23とアツパーフレーム20にはス
テー24が固定されており、このステー24に超音波モータ
100が固定されている。A seat frame 23 is welded to the upper frame 20. A stay 24 is fixed to the seat frame 23 and the upper frame 20, and an ultrasonic motor is mounted on the stay 24.
100 is fixed.
超音波モータ100のロータ８が回転すると、回転軸９
が回転する。回転軸９の回転はロワギア21を回転させ、
アツパーフレーム20を摺動させる。When the rotor 8 of the ultrasonic motor 100 rotates, the rotating shaft 9
Rotates. The rotation of the rotating shaft 9 rotates the lower gear 21,
Slide the upper frame 20.
ステー24の寸法誤差により、あるいはアツパーフレー
ム20の寸法誤差により、ロータ８の軸心と回転軸９の軸
心は多くの場合わずかにずれたり傾いたりして、不一致
となる。しかしながら、ロータ８の軸心と回転軸９の軸
心の不一致はロータ８と回転軸９の間に形成された隙間
によつて吸収され、ロータ８と弾性体１の間の押圧力に
影響しない。Due to the dimensional error of the stay 24 or the dimensional error of the upper frame 20, the axis of the rotor 8 and the axis of the rotating shaft 9 often become slightly displaced or tilted, and become inconsistent. However, the mismatch between the axis of the rotor 8 and the axis of the rotating shaft 9 is absorbed by the gap formed between the rotor 8 and the rotating shaft 9 and does not affect the pressing force between the rotor 8 and the elastic body 1. .
本発明によれば、ロータと回転軸の間には隙間があ
る。それゆえに、回転軸の軸心がロータの軸心に対して
傾いても、この傾きはロータと回転軸の間の隙間によつ
て吸収される。それゆえに、回転軸の軸心がロータの軸
心に対して傾いても、ロータと電歪振動子の間の圧接力
は変化しにくい。According to the present invention, there is a gap between the rotor and the rotating shaft. Therefore, even if the axis of the rotating shaft is inclined with respect to the axis of the rotor, this inclination is absorbed by the gap between the rotor and the rotating shaft. Therefore, even if the axis of the rotating shaft is inclined with respect to the axis of the rotor, the pressure contact force between the rotor and the electrostrictive vibrator hardly changes.
第１図は本発明の弾性体を適用した好ましい超音波モー
タの縦断面図である。 第２図は本発明の超音波モータを使用した車両用シート
の駆動機構を描いた断面図である。 第３図は本発明の超音波モータを適用した車両用シート
の斜視図である。 １……弾性体,2……圧電素子（電歪振動子）， ３……ステータ,4……ベース， ５……蓋部材,6……回転体， ７……摩擦材,8……ロータ， ９……回転軸,10……アダプタ部材， 11……螺子,12……側部材， 13……皿ばね,14……ゴムシート， 15……ベアリング部材， 17……薄金属層,18……電気リード， 20……アツパフレーム,21……ロワギア， 22……ロワフレーム,23……シートフレーム， 24……ステー,25……ころベアリング。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a preferred ultrasonic motor to which the elastic body of the present invention is applied. FIG. 2 is a sectional view illustrating a drive mechanism of a vehicle seat using the ultrasonic motor of the present invention. FIG. 3 is a perspective view of a vehicle seat to which the ultrasonic motor of the present invention is applied. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Elastic body, 2 ... Piezoelectric element (electrostrictive vibrator), 3 ... Stator, 4 ... Base, 5 ... Lid member, 6 ... Rotating body, 7 ... Friction material, 8 ... Rotor 9, rotating shaft, 10 adapter member, 11 screw, 12 side member, 13 disc spring, 14 rubber sheet, 15 bearing member, 17 thin metal layer, 18 …… Electric lead, 20 …… Apper frame, 21 …… Lower gear, 22 …… Lower frame, 23 …… Seat frame, 24 …… Stay, 25… Roller bearing.
Claims (3)
材と、 前記ステータと前記アダプタ部材の間に挟持されたロー
タと、 前記ロータの中心に開けられ、内周面にスプラインが形
成された出口開口と、 該出力開口に対向する位置に形成され、前記ハウジング
部材に開けられた開口部と、 該開口部から挿入され、前記出力開口のスプラインに隙
間を介して結合された回転軸と、 を備える超音波モータ。1. A housing member, a stator fixed to the housing member, an electrostrictive vibrator fixed to the stator, a bearing member fixed to the housing member, and rotatable by the bearing member. An adapter member supported by the stator, a rotor sandwiched between the stator and the adapter member, an outlet opening opened at the center of the rotor and having a spline formed on an inner peripheral surface thereof, and facing the output opening. An ultrasonic motor comprising: an opening formed at a position and opened in the housing member; and a rotating shaft inserted through the opening and coupled to a spline of the output opening through a gap.
部材が配設されており、前記ロータが前記ステータに押
さえつけられていることを特徴とした請求項（１）記載
の超音波モータ。2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein an elastic member is provided between said rotor and said adapter member, and said rotor is pressed against said stator.
挿入されていることを特徴とした請求項（１）または
（２）記載の超音波モータ。3. An ultrasonic motor according to claim 1, wherein a friction material is inserted between said rotor and said stator.
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|---|---|---|---|
| JP63144374A JP2606286B2 (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP63144374A JP2606286B2 (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Ultrasonic motor |
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Families Citing this family (2)
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| JPH088942Y2 (en) * | 1990-11-30 | 1996-03-13 | アスモ株式会社 | Telescopic steering device |
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1988
- 1988-06-10 JP JP63144374A patent/JP2606286B2/en not_active Expired - Fee Related
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